圖騰柱PFC的電流控制系統及方法技術方案

本發明專利技術公開了一種圖騰柱PFC的電流控制系統及方法，用于圖騰柱PFC在臨界導通模式下電網電壓過零點的電流控制，其中，該方法包括：在電網電壓過零點的一范圍內，通過一混合控制指令電流，替代所述范圍內的上控制指令電流及下控制指令電流，并根據所述混合控制指令電流進行所述范圍內的開關控制，進一步控制PFC網側輸入電流，調整所述范圍內的PFC網側輸入電流波形。該系統及方法可以通過在電網電壓過零點附近設置混合控制指令電流，使高頻功率器件繼續工作，改善PFC網測輸入電流波形質量，并且PFC網測輸入電流能夠較佳的跟蹤理論電流，防止PFC網測輸入電流出現突變，改善圖騰柱PFC在臨界導通模式下的性能。臨界導通模式下的性能。臨界導通模式下的性能。

【技術實現步驟摘要】
圖騰柱PFC的電流控制系統及方法


[0001]本專利技術涉及功率因數校正
，尤指一種圖騰柱PFC的電流控制系統及方法，用于圖騰柱PFC在臨界導通模式下電網電壓過零點的電流控制。

技術介紹

[0002]采用臨界導通模式(CRM,Critical Conduction Mode)控制的圖騰柱PFC(Power Factor Correction，功率因數校正)有很多種形式。如圖1A至圖1D所示，為幾種常見的圖騰柱PFC，圖1A為單相圖騰柱PFC，圖1B至圖1D為三相圖騰柱PFC。
[0003]以圖1A為例，在臨界導通模式下，該圖騰柱PFC對應的第一比較器中做如下運算：
[0004]當濾波電感L的電感電流大于上控制指令電流(UCEC,Upper Current Envelope Command)時，高頻開關管S2關斷，等待一段死區時間后，高頻開關管S1開通。
[0005]當濾波電感L的電感電流小于下控制指令電流(LCEC,Lower Current Envelope Command)時，高頻開關管S1關斷，等待一段死區時間后，高頻開關管S2開通。
[0006]相應的第二比較器做如下運算：
[0007]當電網電壓>0時，低頻開關管S3關斷，低頻開關管S4開通；當電網電壓<0時，低頻開關管S3開通，低頻開關管S4關斷。
[0008]結合圖2A所示，為前述CRM實際電網側的電流與指令電流的關系示意圖，為方便查看，圖2B及圖2C為圖2A中曲線的單獨顯示示意圖。
[0009]如圖2A、圖2B所示，理想情況下，濾波電感L的電感電流(實線101)運行于理想情況的上控制指令電流(實線103)和理想情況的下控制指令電流(實線104)之間，理論PFC網側輸入電流波形為實線102。
[0010]如圖2A、圖2C所示，在實際情況中，由于器件的開通和關斷都存在延遲時間，濾波電感L的電感電流如圖中虛線201所示，實際PFC網側輸入電流波形如虛線202所示，實際情況的上控制電流(UCE,Upper Current Envelope)如虛線203所示，實際情況的下控制電流(LCE,Lower Current Envelope)如虛線204所述；通過對比實線102與虛線202可以看出，實際電流與理想電流相差較大，不能滿足圖騰柱PFC運行的需求。
[0011]為了消除高頻開關開通延遲和關斷延遲的影響，現有的方法通常對UCEC和LCEC進行修正，將圖2A及圖2B中的UCEC(實線103)適當下移，LCEC(實線104)適當上移，移動完成后的曲線如圖3A所示，為方便查看，圖3B及圖3C為圖3A中曲線的單獨顯示示意圖。
[0012]如圖3A至圖3C所示，為常規CRM與圖騰柱PFC電流波形示意圖。在修正后的理想情況下，理論PFC網側輸入電流波形為實線301，上控制指令電流為實線302，下控制指令電流為實線303。
[0013]在實際情況中，濾波電感L的電感電流(虛線401)運行于實際情況的上控制電流(虛線403)和下控制電流(虛線404)之間，實際PFC網側輸入電流波形如圖中虛線402所示。
[0014]在區域A中，實際PFC網側輸入電流(虛線402)能夠很好的跟蹤理論電流(實線301)。但是，在區域B內(虛線框)，由于LCEC(實線303)大于UCEC(實線302)，不滿足臨界導通
模式的條件。因此，在區域B內，高頻開關管S1、S2均會停止工作，圖騰柱PFC停止工作，實際PFC網側輸入電流(虛線402)為0，這樣就會導致電網電流出現突變，使圖騰柱PFC電路的性能下降，具體表現為諧波變大，功率因素變差。
[0015]基于上述問題，亟需改進圖騰柱PFC在電壓過零點的電流控制方法，以保證圖騰柱PFC的電路的性能。

技術實現思路

[0016]為解決現有技術存在的問題，本專利技術提出了一種圖騰柱PFC的電流控制系統及方法，該系統及方法可以實現圖騰柱PFC在臨界導通模式下電網電壓過零點的電流控制，通過在電網電壓過零點附近設置混合控制指令電流，使電網實際電流波形質量得到改善，較佳的跟蹤理論電流，防止電網電流出現突變，改善圖騰柱PFC的性能。
[0017]在本專利技術一實施例中，提出了一種圖騰柱PFC的電流控制系統，該系統用于圖騰柱PFC在臨界導通模式下電網電壓過零點的電流控制，包括：圖騰柱PFC和控制模塊；其中，
[0018]所述控制模塊根據直流母線電壓、直流母線電壓指令、電網電壓及濾波電感的電感電流，控制圖騰柱PFC在臨界導通模式下工作；
[0019]在電網電壓過零點的一范圍內，所述控制模塊通過一混合控制指令電流，替代所述范圍內的上控制指令電流及下控制指令電流，并根據所述混合控制指令電流進行所述范圍內的開關控制，進一步控制實際PFC網側輸入電流，調整所述范圍內的PFC網側輸入電流波形；
[0020]其中，所述混合控制指令電流滿足：
[0021]HCEC＝M
×
UCEC+(1-M)
×
LCEC；
[0022]HCEC為混合控制指令電流；M為混合系數，為一實數，滿足0<M<1；UCEC為在所述范圍內不采用混合電流控制的上控制指令電流；LCEC為在所述范圍內不采用混合電流控制的下控制指令電流。
[0023]在本專利技術一實施例中，還提出了一種圖騰柱PFC的電流控制方法，該方法用于圖騰柱PFC在臨界導通模式下電網電壓過零點的電流控制，包括：
[0024]在電網電壓過零點的一范圍內，通過一混合控制指令電流，替代所述范圍內的上控制指令電流及下控制指令電流，并根據所述混合控制指令電流進行所述范圍內的開關控制，進一步控制實際PFC網側輸入電流，調整所述范圍內的PFC網側輸入電流波形；
[0025]其中，所述混合控制指令電流滿足：
[0026]HCEC＝M
×
UCEC+(1-M)
×
LCEC；
[0027]HCEC為混合控制指令電流；M為混合系數，為一實數，滿足0<M<1；UCEC為在所述范圍內不采用混合電流控制的上控制指令電流；LCEC為在所述范圍內不采用混合電流控制的下控制指令電流。
[0028]在本專利技術一實施例中，還提出了一種計算機設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序時實現前述圖騰柱PFC的電流控制方法。
[0029]在本專利技術一實施例中，還提出了一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有執行圖騰柱PFC的電流控制方法的計算機程序。
[0030]本專利技術提出的圖騰柱PFC的電流控制系統及方法，可以實現圖騰柱PFC在臨界導通模式下電網電壓過零點的電流控制，通過在電網電壓過零點附近設置混合控制指令電流，使高頻功率器件無需停止工作，改善實際PFC網側輸入電流波形質量，并且使實際本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種圖騰柱PFC的電流控制系統，其特征在于，該系統用于圖騰柱PFC在臨界導通模式下電網電壓過零點的電流控制，包括：圖騰柱PFC和控制模塊；其中，所述控制模塊根據直流母線電壓、直流母線電壓指令、電網電壓及濾波電感的電感電流，控制圖騰柱PFC在臨界導通模式下工作；在電網電壓過零點的一范圍內，所述控制模塊通過一混合控制指令電流，替代所述范圍內的上控制指令及下控制指令電流，并根據所述混合控制指令電流進行所述范圍內的開關控制，進一步控制PFC網側輸入電流，調整所述范圍內的PFC網側輸入電流波形；其中，所述混合控制指令電流滿足：HCEC＝M
×
UCEC+(1-M)
×
LCEC；HCEC為混合控制指令電流；M為混合系數，為一實數，滿足0<M<1；UCEC為在所述范圍內不采用混合電流控制的上控制指令電流；LCEC為在所述范圍內不采用混合電流控制的下控制指令電流。2.根據權利要求1所述的圖騰柱PFC的電流控制系統，其特征在于，所述范圍的起始時刻為在電網電壓過零點之前，不采用混合電流控制的下控制指令電流等于不采用混合電流控制的上控制指令電流；所述范圍的結束時刻為在經過電網電壓過零點之后，不采用混合電流控制的上控制指令電流等于不采用混合電流控制的下控制指令電流。3.根據權利要求1所述的圖騰柱PFC的電流控制系統，其特征在于，所述圖騰柱PFC包括交流輸入電源、濾波電感、多條橋臂及輸出電容；其中，每條橋臂包括上橋臂開關管及下橋臂開關管。4.根據權利要求1所述的圖騰柱PFC的電流控制系統，其特征在于，所述控制模塊包括：求和模塊、PI控制器、乘法器、鎖相環模塊、正余弦模塊、第一比較器及第二比較器。5.根據權利要求4所述的圖騰柱PFC的電流控制系統，其特征在于，所述求和模塊接入直流母線電壓及直流母線電壓指令，輸出端連接所述PI控制器；所述PI控制器輸出電流指令至所述乘法器；所述鎖相環模塊接入電網電壓，并輸出電網電壓相角至所述正余弦模塊；所述正余弦模塊輸出電壓相位至所述乘法器及所述第二比較器；所述乘法器輸出CRM電流指令，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋晉峰，徐騰，
申請(專利權)人：樂金電子研發中心上海有限公司，
類型：發明
國別省市：